大体积混凝土裂缝产生的原因分析和预防措施

董献国　胡晓曼

摘 要：混凝土，是建筑施工过程中不可缺少的原材料之一，其能够直接影响到建筑施工最终的使用质量和使用价值。但是近年来，出现的混凝土裂缝问题越发明显，直接影响到建筑工程的使用质量和寿命，乃至于整个建筑行业的健康有序发展情况。所以，急需解决此类问题。为了有效的控制此类问题的发生，文章就混凝土结构现场施工管理进行分析，并结合相关工作经验，总结产生大体积混凝土裂缝的原因，提出正确的解决和预防措施，具体的研究内容均报道如下。

关键词：大体积混凝土；裂缝问题；预防策略；技术分析

近年来，国家增加了对于相关基础设施建设的投资力度，如高速公路、高速铁路、民航机场、大型水利工程等，大体积混凝土的设计和施工，在多个建筑领域越来越多的被应用，而且主要应用于主受力部分，即主要结构部分。随着大体积混凝土的广泛应用，暴露出来的变得更为多样化、复杂化，而表现最为明显的莫过于混凝土裂缝问题。一般理解为混凝土设计断面较大或者是混凝土的设计体积较大的，我们均作为大体积混凝土。

目前，我国对大体积混凝土施工裂缝产生的原因，在由于机械荷载引起的开裂问题研究得较为透彻，已经基本趋于成熟。而对于由混凝土浇筑过程中，水泥水化热产生的温度应力引起的裂缝研究尚不充分。我们应对此加以重视，防止裂缝问题的产生。裂缝控制，集中于大型水利工程、港口与码头工程、市政工程、高层建筑的深基础底板等多个建筑领域。本文将结合大体积混凝土工程的设计和施工阶段的具体特性，现实中遇到的问题，在施工过程中应该采取的具体措施。

1 大体积混凝土裂缝原因

大体积混凝土，其在结构上有自身的特点，即混凝土属于脆性材料，主要力学性能表现出刚性，抗压能力较强，抗拉能力较差，经过实际工程观察和实验室检测，混凝土抗拉强度只有抗压强度的1/10左右，在设计时我们主要利用混凝土的抗压性能。大体积混凝土的断面尺寸和实体体积较大，构件中使用水泥的用量也较大，由于水泥在硬化过程中，当水泥、水二者在一定情况下发生了反应之后，其就会出现水化热现象，在这样的情况下就会直接造成混凝土内部升温的现象。在其后对混凝土进行降温的时候，也会受到约束条件的影响，进而产生拉应力。由于在大体积混凝土结构中，我们仅仅在其表面位置配置钢筋（很少的一部分），甚至还有一些我们根本不进行钢筋的配置，所以混凝土需要对拉应力进行有效的承担。

1.1 水泥水化热

在混凝土发生硬化的时候，其会出现水泥、水之间的热度情况，我们称之为水化热，该热量主要在混凝土的硬化过程中，时间以7d最为常见，大约1g水泥其所能够释放的热量在500焦耳浮动。所以，由此便可以说明，越大体积的混凝土，其热量就会越大。混凝土内外部的温度出现了梯度差，所以产生的压力就更为明显，一旦压力超过所能够承受的极限，就会出现多种类型的裂缝情况。

1.2 混凝土收缩

所谓混凝土干缩，实质上就是当其受到空气影响从而出现凝固后，会出现体积异常减小的情况，就是干缩。由于自身在从浇注到终凝的过程中产生的变形，受到外部约束时，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。

1.3 外界温度环境变化

在进行大体积混凝土施工的过程中，外界的气温，在一定程度上会避免混凝土的裂缝情况。而内部温度主要由几部分构成：浇筑温度、水泥水化温度、散热温度等等。而其和外界温度有着之间联系的，主要是浇筑温度。外界的气温与浇筑的温度二者呈现正比例关系，即外界气温上升，浇筑温度也会上升。反之，一旦外界温度出现了下降的情况，那么混凝土的内外温度梯度就会变得越发明显。最终，在温度应力的情况下，出现了混凝土裂缝问题。

2 大体积混凝土裂缝的预防控制策略

2.1 控制水泥品种、用量

在不断的实践过程中发现，之所以会出现混凝土裂缝情况，其很大一部分原因是水泥水化过程中释放的热量，热量异常较大。因此，在大体积混凝土施工过程中，我们要合理的选择水泥的品种，不同品种水泥的水化热是不同的。水泥水化热的大小、速度，均与其内矿物成分有着直接的联系。具体分析水泥矿物中的相关成分，包括铝酸三钙（发热速率以及量最大）、硅酸二、三、四钙。水泥水化热的大小与水泥颗粒的粗细程度有关，水泥越细发热速率越快，水化热对裂缝所能够产生的影响也是越为明显的。所以，进行施工的过程中，要以矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥为主。水泥品种是一个方面，同时我们要尽量的减少混凝土中水泥的实际用量，这样能直接减少水化热产生的热量，但要在合理范围内，避免由于水泥用量过低，造成构件的设计强度减小，造成结构安全隐患。

2.2 掺加掺合料和外加剂

众所周知，我们平常使用的商品混凝土中，生产厂家会掺加一定的粉煤灰，粉煤灰的掺加会对混凝土质量进行改善。在混凝土中加入了一些粉煤灰后，能够起到双重的应用效果，即提高和易性、抗渗能力；增加其密实度。粉煤灰作混凝土的掺合料，能够降低由于升温所引起的水热化反应，从而降低或者规避裂缝情况的发生。而且该方法经济实惠，材料来源广泛。除此之外，还可以通过选择适当类型的外加剂来改善或者缓解混凝土水化热引起的变形裂缝。通常会使用一定量的UFA膨胀剂，它可以等量替换水泥，但造价较高。该膨胀剂会使混凝土出现膨胀情况，而此现象不但能够强化混凝土的密实度效果，还可以增加混凝土内部压力。还有一种，就是减水缓凝剂，其能够在科学配比后，降低混凝土坍落度问题，对于日后的施工也具有积极的影响，最终成功降低混凝土裂缝损失。

2.3 骨料的选择与控制

如果施工部位或者构件允许，在骨料的选择上应该选取颗粒比较大的碎石，碎石的强度要高，同时要合理搭配，使碎石骨料有科学合理的连续级配。使大体积混凝土达到较小的空隙率及表面积，从而减少水泥的用量，降低水化热，减少大体积混凝土凝结过程中的干缩变形，预防混凝土裂缝问题。

2.4 优化大体积混凝土设计

大体积混凝土一般用于建筑物或构筑物基础等，其主要利用混凝土的抗压性能，因此大体积混凝土不布置钢筋或者布筋较少，是为了增强混凝土的抗拉性能，减少裂缝的出现。在裂缝易发生部位，如孔洞周围以及转角处布置一些钢筋，让钢筋代替混凝土承担拉应力，这样会使工程成本稍微加大，但是这样对工程的施工质量和构件的强度会有大大的提高，可以有效的控制裂缝的产生与发展。其次，结合大体积混凝土在整个工程的部位和起到的作用，在力学、结构安全能满足使用要求的前提下，合理安排和布置变形缝，这样可以非常有效的防止伸缩裂缝，减小大体积混凝土的个体体积，从总体上减小了个体的水泥水化热的热量。同时，减少混凝土保护层厚度等也可以在一定程度上减少裂缝的产生。

2.5 施工阶段裂缝的预防和控制

混凝土施工包括混凝土的生产、运输、浇筑、环境温度、后期混凝土的养护方法和养护措施等，是保护大体积混凝土温度裂缝的关键环节。夏季施工是在温度较高的情况下进行施工，再加上水泥水化热对混凝土的影响，使得温度变形尤为突出，为了减少温度对混凝土的影响，我们要尽量降低混凝土的浇筑温度。采取的具体措施，在施工现场对砂、石原材料用篷布覆盖，避免阳光照射使温度过高，同时也可以去除表层材料，用下面温度较低的材料。搅拌混凝土时尽量使用温度较低的水，以上所提及到的相关措施，均可降低温度变形问题。

在进行混凝土养护的过程中，混凝土表面应该覆盖较厚的保温保水的材料进行保温，根据天气情况和覆盖材料的湿润程度，及时洒水进行保湿养护，使外界高温对混凝土的凝固过程尽量不产生过大的影响，避免表面裂缝、突发性降温裂缝以及湿度裂缝等相关性的裂缝问题。

2.6 混凝土裂缝检查与处理

想要成功的降低混凝土裂缝问题，必须从预防工作开始抓起，所以需要从最基础的设计工作着手，然后对其施工进行合理的规划。大到三峡工程大坝中，小到一般基础都出现过裂缝。根据裂缝的深度和危害性，大体积混凝土的裂缝有很多种的形式，其中最常见的包含三种，即：表面裂缝；深层裂缝；贯穿裂缝。一些表面上出现的裂缝，其并不会对整体的结构以及使用性能造成严重的影响，所以针对此类裂缝无需进行相对特殊的处理。而对于严重影响到使用质量的裂缝问题，例如深层裂缝、贯穿裂缝，我们可以通过凿除裂缝的方法来加以解决，其中使用的工具主要包括风镐、风钻等，对裂缝部位进行凿除，并在凿除完毕后再次进行混凝土浇筑处理。

3 结语

从上文来看，在实际施工的过程中大体积混凝土很容易产生裂缝，可是对其进行全过程管理能够成功降低裂缝问题，我们可以从设计上开始着手，然后对工艺以及材料的选择和维护上加以强化，降低可能影响裂缝的相关因素，保证工程的质量。

参考文献

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